INTRODUCCIÓN
Se han desarrollado diversos sistemas de resinas compuestas para la confección de piezas protéticas unitarias como inlays y onlays. El refuerzo de fibras en la confección de prótesis adhesiva con tallados dentales totales o parciales de hasta tres unidades se realizan con la finalidad de ofrecer un material alternativo(1). Varias marcas comerciales y diferentes tipos de fibras de refuerzo han sido colocados a disposición de los profesionales.
El refuerzo de resinas compuestas con fibras se han descrito en la literatura desde hace 30 años(2). Aún con el surgimiento de cerámicas de infraestructura de alta resistencia a la fractura, las fibras aún representan una alternativa de tratamiento debido a su bajo costo, asociadas a las propiedades ópticas, con diferentes indicaciones en diversas áreas odontológicas(3,4). Magne(5) demostró mediante el método de análisis de elemento finito, que la presencia de un componente resilente de resinas reforzada con fibras, favorece a una mejor transferencia de tensiones en la interface adhesiva, al compararse a otros materiales como el oro, la alúmina y la zirconia. Otra ventaja del uso de resinas compuestas reforzadas en la posibilidad de reparación en caso de fracturarse la resina aplicada sobre la fibra(6).
Desde que Bowen introdujo los materiales polímeros a la odontología en la década de los sesenta, a partir de la reacción entre monómeros vinílicos y epóxicos denominados Bis-GMA o bis-metacrilato de glicidilo, se han observado constantes evoluciones tanto en la composición de la matriz orgánica como en el tamaño y composición de sus partículas de carga7. Con la finalidad de aumentar la conversión y permitir la incorporación de niveles elevados de relleno, se utilizan fórmulas compuestas que incluyen uno o más monómeros de menor viscosidad como matriz, como el dimetacrilato de trietileno-glicol (TEGDMA, 286 g/mol), el dimetacrilato de uretano (UDMA, 470 g/mol), y/o el etoxilado bis-fenol metacrilato (Bis-EMA, 540 g/mol)(7-9).
A pesar de tener la misma composición de matriz orgánica que las resinas directas, las indirectas presentan superiores propiedades mecánicas(10) debido al alto grado de conversión de monómeros alcanzado gracias a la asociación de las técnicas de polimerización como la foto activación, el calor y/o el gas nitrógeno atmosférico, lo cual eleva el costo de las restauraciones. Otra ventaja de las resinas indirectas es la mayor estabilidad térmica cuando se las compara al curado de las resinas directas(11,12).
El uso de resinas compuestas directas en la confección de restauraciones indirectas es una alternativa para estas situaciones(13). Sin embargo, para que este uso sea efectivo, se hace necesario el empleo de una polimerización adicional de las resinas directas(14,15) para ayudar a formar mayor número de enlaces cruzados de la matriz orgánica, concediendo mejores propiedades mecánicas y químicas como estabilidad y rigidez(11). Este fenómeno se explica por el aumento del grado de conversión de las resinas sometidas al calentamiento próximo a la temperatura de transición vítrea de la interfaz polimérica (entre 125 y 150ºC), durante una hora, permitiendo una mayor movilidad de los monómeros libres y mayor flexibilidad de las cadenas poliméricas, obteniendo nuevas reacciones en los radicales activados(11,16,17). Periodos mayores de tiempo en vez de generar mejores propiedades mecánicas, pueden causar decoloraciones en la resina y no se recomiendan(11,18). Otra ventaja promovida por el curado adicional mediante el tratamiento térmico es la evaporación de cerca del 1,3% de la porción orgánica de la matriz y la disminución de la liberación de monómeros libres, lo cual resulta en un material con menos componentes, de pobres propiedades mecánicas y con mayor biocompatibilidad, pues los monómeros libres son sustancias ácidas y tóxicas para los tejidos vivos(11).
Se han sugerido el uso de autoclaves, estufas y microondas como forma de tratamiento térmico(19) para la polimerización adicional. No se ha encontrado diferencias estadísticamente significativas al analizar los módulos de resistencia a la flexión en los resultados presentados por estas técnicas(20).
Los valores de resistencia a la flexión son frecuentemente usados para indicar el desempeño estructural de los materiales dentales, incluyendo las resinas compuestas(19,21). Ésta es una propiedad mecánica seleccionada por el ISO (4049)(22) para clasificar los materiales resinosos, siendo propuesta como una manera de medir la fragilidad de los materiales(23). La prueba de resistencia a la flexión es la más indicada en las evaluaciones de resistencia de polímeros y de resinas reforzadas por fibras(1,24).
Teniendo en cuenta esta revisión, este trabajo tiene como objetivo evaluar el efecto del tratamiento térmico y de la adición de fibras de polietileno entrelazadas en la resistencia a la flexión de resinas compuestas.
MATERIALES Y MÉTODOS
Los materiales, fabricantes, composición química y clasificación utilizados en este trabajo se describen en la tabla (1).
Tabla 1
Descripción de los materiales utilizados en el estudio
Se utilizó una matriz metálica articulada para confeccionar 50 cuerpos de prueba en forma de barras (25x2x2 mm) de acuerdo con la norma ISO 404922, 40 de resina compuesta directa fotopolimerizable (Filtek Z250, color A3, 3M/ESPE, Sumaré, SP, Brasil) y 10 de resina compuesta indirecta fotopolimerizable (Resin Lab, color A3, Wilcos de Brasil, Rio de Janeiro, RJ, Brasil), siendo divididas en 5 grupos: G1 = Resina compuesta indirecta (grupo control); G2 = Resina compuesta directa; G3 = Resina compuesta directa + tratamiento térmico; G4 = Resina compuesta directa + Fibra de polietileno y G5 = Resina compuesta directa + fibra de polietileno + tratamiento térmico. Las resinas se insertaron en la matriz con la ayuda de una espátula en dos incrementos. Las barras de resina compuesta indirecta fueron polimerizadas inicialmente por 3 minutos, para luego ser sometidas a dos ciclos de 4 minutos en un horno Powerlux EDG 4x1, (EDG, San Carlos, SP, Brasil) de longitud de onda entre 400 y 500 nm. Las barras de resina compuesta directa fueron confeccionadas a doble incremento, los cuales fueron polimerizados en tres puntos diferentes (en las extremidades y al medio) con un aparato de luz halógena Optilux 501 (Demetron, Kerr, Orange, CA, EUA) con una irradiación media de 850 mW/cm².
Previamente a la polimerización del primer incremento (1 mm) y antes de la inserción del segundo incremento en los grupos G4 y G5, se adaptó manualmente sobre la resina compuesta una fibra de 25 mm de polietileno entrelazado (Ribbond ® THM, Seattle, WA, EUA), de modo que quedase insertada y posicionada en el centro de la barra.
El pulido de los márgenes de la muestra se realizó con discos de óxido de aluminio soft-lex pop-on XT naranja oscuro (3M, Sumaré, SP, Brasil).
El tratamiento térmico en los grupos G3 y G5 se realizó en autoclave (Ortosíntese, São Paulo, SP, Brasil) en un ciclo de 134ºC durante 7 minutos a 2,5 Kg/cm³.
Posteriormente las muestras fueron almacenadas protegidas de la luz a 25ºC durante 14 horas, de acuerdo con el ISO 4049(22).
Las barras fueron posteriormente sometidas al ensayo mecánico de resistencia a la flexión mediante el método de los tres puntos en la máquina de ensayo universal (EMIC DL-2000, São José dos Pinhais, PR, Brasil), con una célula de carga de 980 Kgf a una velocidad de 1 mm/min, para lo cual las muestras se posicionaron sobre un soporte a 20 mm de distancia entre las horquillas. Con la ayuda de un dispositivo especial ranurado, las muestras fueron sometidas a fuerzas de compresión hasta el momento de fractura o colapso al nivel del 15%.
La fuerza ejercida fue registrada en newtons (N) y la resistencia a la flexión transformadas a mega pascales (MPa) siguiendo la fórmula: σ =3Pl/2bd2, donde "σ" es la resistencia a la flexión; "l" la distancia entre los soportes; "b" el ancho del cuerpo de prueba; "d" la profundidad o grosor del cuerpo de prueba y "P" la carga máxima en el punto de fractura.
Los datos obtenidos a partir de las medias fueron analizados mediante el test de varianza a través del método de ANOVA, seguida por la prueba de Dunnett al nivel del 5,0 % de significancia estadística (p<0,05).
RESULTADOS
La media de la tensión para el grupo control G1 fue la menor encontrada (100,49 MPa). Para G2 fue de 108,33MPa, G3 de 124,29 MPa; G4 de 106,04 MPa; y G5 de 124,08 MPa.
Los valores de resistencia a la flexión de todos los grupos están representados en la Figura 1 y en la Tabla 2.
Figura 1
Gráfico Box Plot para los cinco grupos
La prueba de Dunnett demostró significancia estadística entre el grupo control (G1) y el grupo sometido al tratamiento térmico con autoclave (G3) (p = 0,032). Sin embargo no se encontró significancia estadística entre el grupo control (G1) y el grupo que utilizó la fibra (G4) (p = 0,854). En el grupo con tratamiento térmico asociado a la fibra (G5) fue significativamente estadístico cuando se comparó al grupo sometido sólo con tratamiento térmico (p=0,016), pero no significativo cuando se compara al grupo sometido sólo al tratamiento térmico (p = 1.0).
Tabla 2
Media de la resistencia a la flexión y desviación estándar
Las letras diferentes indican significancia estadística.
DISCUSIÓN
La resistencia a la flexión puede interpretarse como una medida colectiva de fuerzas de tracción, compresión y cizallamiento(21). El test de resistencia a la flexión de tres puntos basado en las dimensiones indicadas por la ISO 4049(22), ha sido ampliamente utilizado debido a la pequeña desviación estándar, al menor coeficiente de variación y a la distribución de fatiga menos compleja(19,23). En situaciones de tensión, es necesaria una alta resistencia a la flexión para soportar las cargas masticatorias sin que se produzcan fracturas. Así este test es considerado como uno de los más infalibles para tener acceso al potencial de falla clínica de las resinas compuestas(24,25).
Las resinas compuestas directas poseen similar composición de matriz que las resinas compuestas indirectas, sin embargo estas últimas presentan propiedades mecánicas superiores10. Estudios más actuales demuestran que las nuevas resinas compuestas directas poseen mayores valores de resistencia a la flexión cuando se comparan a las resinas indirectas debido a la incorporación de materiales más resistentes dentro de su composición(19).
En el presente estudio el tratamiento térmico realizado en autoclave aumentó la resistencia a la flexión de la resina compuesta directa, comparada a la resina compuesta indirecta (p = 0,032). Este resultado se encuentra respaldado en otros estudios(19,26). Se sabe que la temperatura durante el proceso de polimerización afecta la conversión y las propiedades de los polímeros(11,16.) Este aumento de resistencia puede explicarse debido al aumento del grado de conversión de las resinas sometidas a temperaturas que se aproximan a la temperatura de transición vítrea por llevar a una mayor movilidad de los monómeros libres mediante la mayor flexibilidad de las cadenas poliméricas, posibilitando así nuevas reacciones en los radicales activados. Además de ello, durante el proceso de polimerización con calor adicional, ocurre la evaporación de cerca del 1,3% de la porción orgánica de la matriz(11). Esto proporciona un mayor número de enlaces cruzados en la matriz orgánica, proporcionando mayor estabilidad y flexibilidad al compósito, aumentando además la resistencia a la fractura(11,17).
El compuesto UDMA presente en las resinas estudiadas posee mayor flexibilidad se sus moléculas debido a los débiles enlaces intermoleculares. Se ha demostrado que la sustitución parcial de los Bis-GMA por UDMA genera mayor conversión de monómeros, aumentando la resistencia a la flexión de las resinas compuestas(7,9).
Por otro lado, el TEGDMA se comporta como un agente de conexión, pues posee enlaces covalentes cruzados, lo que lo torna más rígido, consiguiendo además un efecto anti plastificante(7).
En relación a las propiedades adquiridas por la composición química de los materiales, la presencia del uretano-dimetacrilato adicionado a la matriz de Bis-GMA mejora las propiedades mecánicas mediante su posterior polimerización. Esta asociación se encuentra presente en la resina compuesta directa evaluada, lo cual potencializa el efecto benéfico de aumentar el grado de conversión de monómeros(8).
La resistencia de las resinas reforzadas con fibra está influenciada por diferentes factores: la orientación y calidad de las fibras, la impregnación de las fibras con la matriz resinosa, la adhesión a la matriz y las propiedades de la fibra y la matriz(6,27,28). La fibra de polietileno se compone de una malla flexible cuya superficie está tratada con un plasma de gas en frío con el propósito de aumentar la reactividad y la humectancia, optimizando las reacciones químicas y físicas con las resinas compuestas(27,29). A pesar del aumento de la humectancia, la fibra no mejoró los valores de resistencia a la flexión en este experimento, contradiciendo lo relatado por otros estudios(29,30). Las fibras de polietileno son citadas en la literatura como materiales de difícil humectabilidad y adherencia de la matriz resinosa(29). Schlichting et al.(31) describió defectos de adhesión en la interfase entre la fibra y la resina, así como vacíos o fallas de penetración de la resina fluida entre la malla de las fibras, lo que pudo haber influenciado en los resultados del presente estudio.
La manipulación hecha con aparatos de vacío es importante para la inclusión de las fibras en resina, pues asegura la transferencia de carga, que a su vez disminuye las tensiones y mantiene la resina en un estado permanente de compresión(25). Behr y Colaboradores (27) evaluaron la influencia del contenido de la fibra en la resistencia a la flexión en resinas reforzadas por fibras, llegando a la conclusión de que el procesamiento al vacío o bajo presión no aumentó la resistencia a la flexión que cuando se realiza mediante la adaptación manual. Es así como se optó por la adaptación manual.
Aunque los estudios de polimerización adicional complementada con fibras en las resinas directas se relatan ampliamente en la literatura, aún no se encontró evidencia que evalúe estos dos procedimientos asociados al test de resistencia a la flexión.
Frente al tratamiento térmico adicional en autoclave, se observó una mejora en las propiedades mecánicas de resistencia a la flexión de las resinas compuestas, superando los valores obtenidos para el grupo control. Sin embargo esta mejora no fue encontrada cuando se añadió la fibra de polietileno entrelazada.
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